重组枯草芽孢杆菌核黄素发酵工艺的研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
重组枯草芽孢杆菌核黄素发酵工艺的研究
姓名:李彦军
申请学位级别:硕士
专业:生物化工
指导教师:赵学明
20020701
摘要
本文着重从种子培养、质粒的稳定性、培养基组成以及发酵控制方式等几方面
对重组枯草芽抱杆菌核黄素发酵的影响进行了研究。
适合的种子培养基为蔗糖,酵母抽提物,硫酸镁灭菌前需将
调至左右适宜的培养温度是,摇床转速,装瓶量
锥形瓶。合适的培养时间是,作为种子质量检测指标,种子液在
之间,核黄素不小于幼。进行摇管活化可以缩短活化时间,加快细胞生长,
而且有助于使培养规范化。
本文研究了重组枯草芽抱杆菌发酵过程中质粒的稳定性。在正常保藏和培养条
件下,重组质粒非常稳定在种子培养及发酵过程中加入红霉素对细胞生长和核黄
素的合成均有抑制作用。
本文详细比较了发酵培养基中不同碳源、氮源对核黄素发酵的影响,对葡萄糖
所引起的分解代谢产物阻遏效应对发酵的影响和机理进行了研究。发酵液中较高浓
度的葡萄糖可以引起糖分解代谢产物阻遏效应,使糖的分解代谢途径以经途
径的混合酸一轻基丁酮发酵为主,磷酸戊糖途径和循环的代谢同时受到抑制。
由于磷酸戊糖途径的代谢通量减少,核黄素前体物的合成受到抑制另外由于酸性
代谢产物的积累造成环境下降,低抑制了核黄素合成酶的活性,因此高浓度
葡萄糖不利于核黄素的合成。
当葡萄糖浓度低于时,葡萄糖分别经途径和磷酸戊糖途径分解,经
途径产生的丙酮酸主要经循环分解为,几乎不进行混合酸一轻基丁酮发
酵,经磷酸戊糖途径分解的葡萄糖为核黄素合成提供充足的前体物,所以维持发酵
中低浓度葡萄糖有利于核黄素合成。
当以蔗糖为碳源时,来源于蔗糖水解的葡萄糖会在发酵液中积累。通过比较不
同氮源对核黄素发酵的影响,氮源除了提供氮素来源和生长因子的作用以外,对葡
萄糖在发酵液中的积累有着不同的影响使用酵母粉为氮源,发酵液中葡萄糖浓度
不超过而使用酵母抽提物为氮源,葡萄糖浓度可达以上。适宜的培养基
组成为蔗糖,酵母粉,。硫酸镁。
关键词核黄素重组枯草芽抱杆菌发酵分解代谢产物阻遏质粒稳定性
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签字日期,年月价日签字日期、脾夕月少日
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核黄素是生物体内不可或缺的维生素,人和高等动物必须依赖于外部供给。
目前核黄素广泛用于医药、食品和饲料添加剂等方面。核黄素的主要工业生产方
法是化学半合成法和微生物发酵法。微生物发酵法生产核黄素,以粮食为主要原
料,产品质量好是其主要优点。用微生物发酵法取代污染较严重的化学半合成法,
还需进一步改进技术,提高微生物发酵法生产核黄素的生产效率,降低生产成本。
微生物发酵法使用的生产菌主要是阿舒氏假囊酵母和棉病囊霉
等真菌。年代以来,以枯草芽抱杆菌、产氨棒状杆菌等原核微
生物为受体菌,采用基因工程技术构建出了多株高产核黄素的工程菌,使核黄素
的发酵单位达到了以上,甚至接近,这是核黄素工业生产技术的一次
飞跃。
使用基因工程菌作为核黄素的工业生产菌株,在发酵工艺优化及控制方面,
还存在许多问题。传统的核黄素发酵使用真菌,在细胞的生长、代谢调控机制方
面,与原核微生物为受体菌的基因工程菌相差甚大,发酵工艺,如培养基组分、
培养条件等可借鉴性不大。因此,基因工程菌工业化生产核黄素,在发酵工艺,
过程控制以及分离方法等方面都需要重新研究,以便在大规模的工业生产中,能
够充分发挥基因工程菌的优势。在发酵过程中,培养基的组成对于发酵产物的过
量合成是最重要的影响因素。特别是对于基因工程菌,由于外源基因的引